Робот-курець допоможе зрозуміти механізм шкоди від куріння

Курячу людину замінили невеликим електронним пристроєм.

Дослідникам, які займаються проблемами куріння, було складно знайти відповідну модель для експериментів. Більшість тварин дихають тільки носом, а результати досліджень за участю людей помітно відрізняються. Але дослідники з Гарвардського університету (Harvard University) придумали, як вирішити цю проблему: вони розробили курячого робота. Результати роботи опубліковані в журналі Cell Systems.

Пристрій складається з установки, схожої на барабан револьвера, в якому патрони замінили сигаретами, і невеликого апарату штучного дихання, що імітує вдих і видих. Надходження повітря відрегулювали таким чином, щоб робот «затягувався» як середньостатистичний курець. Дим потрапляє на невеликий чіп, розділений мембраною на дві камери. Верхня - встелена клітинами легкового епітелію, а в нижню надходять поживні речовини, необхідні для підтримки життя клітин. Такі «органи на чіпі» дозволяють вченим відтворювати роботу не просто окремих клітинних культур, але цілих систем організму. Начинка робота-курця.

Вчені піддали впливу сигаретного диму клітини здорових добровольців і людей, хворих на хронічну обструктивну хворобу легких (ХОБЛ), а потім проаналізували експресію їх генів. Вони виявили, що куріння призводить до змін роботи 335 генів, в тому числі, збільшує експресію тих з них, що захищають від окислювального стресу. Ці дані збігаються з результатами попередніх досліджень на людях і підтверджують, що новий пристрій може служити моделлю людського легкого. Крім того, експеримент, присвячений впливу тютюнового диму на людей з ХОБЛ показав, що в «хворих» клітинах, порівняно зі здоровими, змінюється активність десяти генів.

Потім дослідники проаналізували роботу реснічок (цілій) - тонких волоскоглядних структур на поверхні клітин. Вони забезпечують захист і очищення легенів від шкідливих речовин. Вважається, що під впливом сигаретного диму цилії видозмінюються і перестають правильно функціонувати - звідси і характерний кашель курців. Однак дослідження на цю тему суперечать один одному: одні кажуть, що реснички починають битися частіше, інші - що рідше, а треті і зовсім стверджують, що на їх роботу куріння не впливає. Нове «легке» розташоване на чіпі, а не заховане вглиб організму, тому вчені змогли спостерігати, що відбувається насправді, на власні очі - за допомогою відеомікроскопії. Виявилося, що дим дійсно порушує роботу ресничок: їхні рухи стають менш скоординованими.

Нарешті, дослідники перевірили, чи можна використовувати установку для вивчення впливу електронних сигарет (ЕСДН). Вони показали, що куріння ЕСДН не викликає порушень у роботі реснічок і не збільшує експресію генів, що захищають від окислювального стресу. За результатами експериментів вчені уклали, що нову установку можна використовувати при проведенні досліджень і для випробувань ліків. "Перевага цієї технології в тому, що вона дозволяє нам безпосередньо вивчати вплив стимулу - в даному випадку, диму - на легкі, що можна розглядати як доклінічні випробування на людях. У рамках стандартних клінічних досліджень, коли одну людину, яка не курить, порівнюють з іншою, яка палить, це зробити складно, тому що у всіх пацієнтів різне походження і біографія, а крім того, вони піддаються впливу різних концентрацій тютюнового диму ", - пояснює один з авторів роботи, Дональд Інгбер (Donald Ingber).